空调制冷机房课程设计说明书.docx
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空调制冷机房课程设计说明书
燕山大学
课程设计说明书
题目：
市某办公楼空调用制冷站设计
学院（系）：
年级专业：
建筑环境09
学号：
学生：
指导教师：
教师职称：
教授
燕山大学课程设计（论文）任务书
院（系）：
里仁学院基层教学单位：
建筑环境与设备工程
学号
9
学生
加明
专业（班级）
09建环3班
设计题目
市某办公楼空调用制冷站设计
设
计
技
术
参
数
1、冷冻水7/12℃2、冷却水32/37℃3、地点：
市
4、建筑形式：
办公楼5、建筑面积15000m26、层高3.5m
7、层数：
58、冷水机组形式：
离心式冷水机组
9、机房面积：
140m210、机房位置：
地下室
设
计
要
求
1、说明书按燕山大学《课程设计说明书》规撰写；
2、图纸共计两，一系统图，一平面图。
平面图上至少含有两个主要剖面；
3、说明书用B5纸打印，页数在10页左右；
4、图纸用A3纸打印；
工
作
量
1、计算：
包括冷负荷计算（用面积冷指标法简单计算）、水力计算；
2、选择：
冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、补水泵、水箱大小、分水器、集水器、电子水处理仪、软化水系统等设备的选择；
3、绘图：
采用CAD绘图；
工
作
计
划
第一天：
布置设计任务
第二～四天：
结合说明书编写绘制完成系统图
第五～九天：
结合说明书编写绘制完成平剖面图
第十天：
答辩
参
考
资
料
[1]陆耀庆编实用供热空调设计手册中国建筑工业，1999
[2]彦启森编空气调节用制冷技术（第四版）中国建筑工业，2004
[3]电子工业部第十设计出版院编空气调节设计手册（第二版），2000
[4]沛霖编空气调节设计手册（第二版）同济大学，1999
[5]付祥钊编流体输配管网（第三版）中国建筑工业，2010
[6]龙天俞编流体力学（第五版）中国建筑工业，2010
指导教师签字
基层教学单位主任签字
说明：
此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。
2011年12月29日
市某办公楼空调用制冷站设计
一、设计题目与原始条件
二、方案设计
三、负荷计算
四、冷水机组选择
五、水力计算
1、冷冻水循环系统水力计算
2、冷却水循环系统水力计算
六、设备选择
1、冷冻水和冷却水水泵的选择
2、软化水箱及补水泵的选择
3、分水器及集水器的选择
4、过滤器的选择
5、冷却塔的选择及电子水处理仪的选择
6、定压罐的选择
七、设计总结
八、参考文献
一、设计题目与原始条件
设计题目：
市某办公楼空调用制冷站设计
原始条件：
1、冷冻水7/12℃
2、冷却水32/37℃
3、地点：
市
4、建筑形式：
办公楼
5、建筑面积：
15000m2
6、层高：
3.5m
7、层数：
5
二、方案设计
本设计中机房制冷系统为四管制系统，即冷却水供-回水管系统，冷冻水供-回水管系统。
经冷水机组制冷后的7℃的冷冻水通过冷冻水供水管到达分水器，再通过分水器分别送到每栋办公楼，经过空调机组后的12℃冷冻水回水经集水器，再由冷冻水管返回冷水机组，通过冷水机组中的蒸发器与制冷剂换热实现换热过程。
从冷水机组出来的37℃的冷却水经冷却水供水管到达冷却塔，经冷却塔冷却后降温到32℃后再返回冷水机组冷凝器冷却制冷剂，如此往复循环。
最后考虑到系统的稳定安全有效的运行，系统中配备了电子水处理系统，软化水系统，补水定压系统等附属系统。
三、负荷计算
根据设计要求，设计建筑所需的冷负荷量为单位面积冷负荷量与建筑面积的乘积，再附上一定的富裕量，即，
Q=RA（1+0.10）
Q------设计所需的总负荷
R------设计中单位面的负荷量，本设计中取125[1]
A------建筑面积，本设计中取15000m2
注：
设计中取10%的富裕量[2]
因此，
Q=125×15000×1.10=2062.5KW
四、冷水机组选择
根据负荷量初定机组数量为2台，每台负荷量为1031.3KW，选用离心式制冷机组比较合适。
故根据要求，选择机组型号为：
LSLXR123-1050[3]机组数量：
2
LSLXR123-1050机组的参数见下表：
制冷量
1055KW
电功率/电压
224KW/380V
制冷剂
R123
制冷剂充注量
700kg
冷冻水系统
冷却水系统
进/出水温度（℃）
12/7
32/37
流量（m3/h）
181.4
266
流程
4
3
接管通经（mm）
150
150
污垢系数（m2℃/KW）
0.086
0.086
水阻损失（MPa）
0.12
0.083
机组尺寸（长×宽×高）
3860mm×1810mm×2766mm
查得冷水机组的两端界面图如下：
尺寸已标注，其中，1为冷却水进水接口，2为冷却水出水接口，3为冷冻水进口接口，4为冷冻水出水接口。
五、水力计算
1、冷冻水循环系统水力计算
已知推荐流速如下[4]：
部位
水泵压出口
水泵吸入口
主干管
一般管道
向上立管
流速（m/s）
2.4~3.6
1.2~2.1
1.2~4.5
1.5~3.0
1.0~3.0
确定水泵前后管径：
水泵吸入口假定流速为1.5m/s，根据流量公式：
Q=
得进水管径为0.210m，差无缝钢管型号尺寸，选择最接近的无缝钢管型号为219×8，计算其径为0.203m，再次带回流量公式，反算得到进水流速v为1.67m/s在推荐流速围，可用。
同理计算水泵出口流速，可选择出口钢管型号为168×8，其径为0.152m，算得出水流速v为2.86m/s符合要求。
冷冻水泵进水钢管型号：
219×8；出水：
168×8
确定连接到机组的管径
已知机组出水管径为150mm，现确定两机组和水泵连接处干管直径。
此处流量为水泵流量之和，即187×2=374m3/h,根据推荐值，假定该处流速为2m/s，根据流量公式，计算得此处管径d=0.257m，选取最接近的钢管，其型号为273×10，径为D=0.253m，反算流速2.07m/s，符合技术经济流速。
同样的，由机组出水到分水器的干管流量与进水接近，故选用统一型号的无缝钢管。
机组进出水干管钢管型号：
273×10
阻力计算
已知局部阻力损失ξ如下表：
止回阀
DN
40
50
200
250
300
ξ
3.9
3.4
0.1
0.1
0.1
焊接弯头90°
DN
200
250
300
350
ξ
0.72
0.18
0.87
0.89
截止阀
0.3
蝶阀
0.1—0.3
水泵入口
1.0
过滤器
2.0-3.0
除污器
4.0-6.0
水箱接管进水口
1.0
出水口
0.5
用到的三通
0.1
变径管
0.1-0.3
ΔP=ξ×ρv²/2
根据平面图可得弯头9个，三通4个，泵和机组前各有一个过滤器和一个截止阀，泵和机组后有2个蝶阀，2个止回阀和一个过滤器，机组损失为0.12MPa。
由于整套系统的流速基本保持在2m/s，故计算中，均采用2m/s的流速做标准，再由阻力计算公式将各个阻力叠加可得ΔP1=19.3m
沿程阻力阻力损失公式
ΔP=R*l=R×L
R为比摩阻，L为总管长。
粗算按平均比摩阻R=250mmH2O/m计算，机房，该冷冻水系统总管约长为50m，所以沿程阻力损失为ΔP2=1.25m
综上，冷冻水系统的总阻力损失为：
ΔP1+ΔP2=20.55m
2、冷却水循环系统水力计算
确定水泵前后管径：
水泵吸入口假定流速为1.5m/s，根据流量公式：
Q=
得进水管径为0.250m，差无缝钢管型号尺寸，选择最接近的无缝钢管型号为273×10，计算其径为0.253m，再次带回流量公式，反算得到进水流速v为1.47m/s在推荐流速围，可用。
同理计算水泵出口流速，可选择出口钢管型号为203×10，其径为0.183m，算得出水流速v为2.81m/s符合要求。
冷却水泵进水钢管型号：
273×10；出水：
203×10
确定连接到机组的管径
已知机组出水管径为150mm，现确定两机组和水泵连接处干管直径。
此处流量为水泵流量之和，即266×2=532m3/h,根据推荐值，假定该处流速为2m/s，根据流量公式，计算得此处管径d=0.307m，选取最接近的钢管，其型号为325×10，径为D=0.305m，反算流速2.02m/s，符合技术经济流速。
同样，由机组出水到分水器的干管流量与进水接近，故选用统一型号的无缝钢管。
机组进出水干管钢管型号：
325×10
阻力计算
同理由冷冻水阻力计算，根据平面图可得弯头7个，三通4个，泵和机组前各有一个过滤器和一个截止阀，泵和机组后有2个蝶阀，2个止回阀和一个过滤器，机组损失为0.086MPa。
由于整套系统的流速基本保持在2m/s，故计算中，均采用2m/s的流速做标准，再由阻力计算公式将各个阻力叠加可得ΔP1=14.9m
沿程阻力阻力损失公式
ΔP=R*l=R×L
R为比摩阻，L为总管长。
粗算按平均比摩阻R=250mmH2O/m计算，机房，该冷冻水系统总管约长为60m，所以沿程阻力损失为ΔP2=1.5m
综上，冷冻水系统的总阻力损失为：
ΔP1+ΔP2=16.4m
六、设备选择
1、冷冻水和冷却水水泵的选择
由已知的冷冻水和冷却水流量，初定泵给水方式为两用一备，而已定两台机组，现用两台泵给水，可近似选择水泵的流量为机组流量，水泵的程至少要满足层高和局部阻力。
综合考虑后，选择冷冻水泵的型号为：
200-400A，冷却水泵的型号为：
200-250（I）
两台水泵的性能参数如下：
型号
流量（m3/h）
程（m）
效率（%）
转速（r/min）
电机功率（kw）
必须气蚀余量（NPSH）
重量（kg）
200-400A
131
46.6
67
1450
37
3.5
462
187
44
74
234
38.3
70
200-250（I）
280
29.2
75
1450
30
4.0
475
400
24
80
520
20
72
下表为两台水泵的安装尺寸：
型号
外形尺寸
安装尺寸
进出口法兰尺寸
隔垫器
L
B
H
C1×B1
A
C2×B2
4-d1
D
D1
n-d
规格
H2
200-400A
860
595
1095
300×370
225
250×320
4-Φ22
Φ340
Φ295
12-Φ22
JGD3-3
345
200-250（I）
840
530
1110
300×370
240
250×320
4-Φ22
Φ340
Φ295
12-Φ22
JGD3-3
360
复核水泵扬程，冷冻水泵要求将水补给到楼层最高点，外加阻力损失，所以，最低扬程为17.5+20.55=38.05m选用的冷冻水泵扬程为44m，符合要求，同理复核冷却水泵扬程，也符合要求。
2、软化水箱及补水泵的选择
根据要求，补水量为系统冷冻水量的0.5%~1%，补水频率为8小时1一次，每次2小时。
因此，计算补水量为
q1=n×t×Q1×1%
q1------单次补水量
n------机组台数
t------单次补水时长
Q1------冷冻水流量
注：
本设计中选用0.5%的设计参数
因此，补水量即软化水箱的体积为：
q1=V=2×181.4×0.5%×24÷3=14.512m3
取软化水箱的体积为15m3，选择其尺寸为2m×2.5m×3m
关于补水泵，选用方式为一用一备共两台，补水泵的流量为：
q2=q1÷n
所以，q2=7.256m3/h
即补水泵的流量为7.256m3/h。
根据流量选择补水泵为40-250A，此型号的水泵性能参数如下：
型号
流量（m3/h）
程（m）
效率（%）
转速（r/min）
电机功率（kw）
必须气蚀余量（NPSH）
重量（kg）
40-250A
4.1
72
24
2900
5.5
2.3
98
5.9
70
28
7.8
65
27
安装尺寸：
型号
外形尺寸
安装尺寸
进出口法兰尺寸
隔垫器
L
B
H
C1×B1
A
C2×B2
4-d1
D
D1
n-d
规格
H2
40-250A
400
405
630
120×170
95
80×130
4-Φ14
Φ150
Φ110
4-Φ18
SD61-0.5
115
由冷冻水水力计算的方法，按假定流速法再次确定水泵安装前后干管尺寸和最终流速：
水泵进口：
流速1.73m/s钢管型号45×2.5（径40mm）
水泵出口：
流速3.07m/s钢管型号34×2（径30mm）
3、分水器及集水器的选择
集水器：
首先确定用户接管的管径大小，用户为三个，分三个支路，用假定流速法，假定每个用户出水流速均为2m/s，系统总流量为187×2=374m3/s，由流量公式，算得每个用户接管的管径为d=0.1485m,由无缝钢管尺寸，选择型号为159×5的钢管，其径为D2=0.149m,反算各管流速v=1.986m/s，用同样的方法，确定补水管，出水管的尺寸和流速列表如下：
补水管
用户回水管
进水泵管
旁通管
管径型号
30×2.5
159×5
273×10
40×2.5
管流速
2.05
1.99
2.07
与阀门开度有关
再用假定流速法确定集水器截面积，假定集水器流速为1.1m/s，流量仍为384m3/s，根据流量公式，可以确定集水器截面管径d=0.346m，取截面直径为D5=0.350m，反算管流速为1.08m/s，符合经济流速。
最后，确定集水器的长度如下图：
尺寸在图中已经标出，由此可以确定集水器的长度为：
L=75+215+280+280+335+275+80=1540mm
用同样的方法可以确定分水器的尺寸，如图：
尺寸在图中已经标出，由此可以确定分水器的长度为：
L=80+215+280+280+335+195=1385mm
4、过滤器的选择
根据管道直径选择对后的Y型过滤器
冷冻水泵进水口的直径为200mm，所以选择Y-200mm过滤器
冷却水泵进水口直径为250mm，所以选择Y-250mm过滤器
补给水泵进水口直径为40mm，所以选择Y-40mm过滤器
冷水机组进口直径为150mm，所以选择Y-150mm过滤器
5、冷却塔的选择及电子水处理仪的选择
根据“一塔对一机”的选择方案，标明冷却塔标准工况下的性能参数如下（注：
本设计中不考虑备用）：
进水温度
出水温度
设计温度
湿球温度
大气压力
37℃
32℃
5℃
28℃
1045kPa
根据已知流量为266m3/h，选择冷却塔型号为CDBNL3-300,性能参数如下：
型号
ｔ=28℃冷却水
主要尺寸（mm）
风机直径（mm）
电机功率（kw）
重量（kg）
进水压力（kPa）
△t=5℃
△t=8℃
总高度
宽度
自重
运转重
CDBNL3-300
300
225
5713
6400
3400
7.5
4132
9805
35
电子水处理仪器选型：
按流量为266×2=532m3/h，选择最合适的电子水处理器，选择的型号为SLDS-300，性能参数如下：
规格型号
进口管径（mm）
最大流量（m3/h）
设备长度（mm）
功率（W）
重量（KG）
SLDS-300
300
710
700
150
95
6、定压罐的选择
定压罐所定的压力为从集水器到用户最高处的水静压，根据层高和层数，确定最高点的压力，已知层高3.5m，共5层，所以，定压高度为：
3.5×5=17.5m，考虑到阻力损失，按20%备份，最终定压静水压力为17.5×1.2=21mH2O（约210kPa），选择定压罐的型号为：
SQL400-0.6，性能参数如下：
型号
容积（L）
工作压力（kPa）
直径（mm）
高度（mm）
SQL400-0.6
38
600
400
1200
七、设计总结
在本学期最后两周，我们进行了课程设计，通过这两周的学习，思考，设计，我对制冷机房的设计和制冷系统有了更深入的了解，由于这个课程设计是本专业的第一个课程设计，在经过辛苦的设计以后，我总结出了大量的经验，这将为以后的课程设计和将来的工作奠定良好的基础。
课程设计之初，由于对课程设计缺乏了解和对课本上学习的懵懂，对资料的准备略显不足，感觉无从下手，看着有准备的同学按部就班的顺利进行，心中不免有些失落，对自己能否独立完成这项艰巨的任务很不自信。
但不落人后的心态一直激励着我勇敢前行，我询问了专业的“高手”，起步阶段总算有了眉目。
在随后几天的设计中，永贵老师的耐心答疑给我的感觉就像是从迷雾中走出，奔向光明的大道。
由于资料的紧缺，在随后的设备选择时，我动用了网络这个好帮手，但是有的厂家只有型号，没有尺寸，搜索起来依然比较辛苦，好在同学们都是“神通广大”的，很多不好找的东西，也被大家搜索到了，我们互相交流，最终完成了资料的补全工作。
最后进入到了比较复杂的画图阶段，因为CAD的课程只有28学时，我们学到的CAD知识只是皮毛，而且很多有用的工具都有些淡忘了，最初画起来很费劲，但随着难度的增加，我在画图的过程中学到了很多新的东西，并且越做越顺手，再加上老师和同学们的耐心指导，我的系统图和平面图画的还算比较顺利，虽然在平面图的设计中遇到了标高相同和绕管的困扰，但经过我比较良好的空间想象力，最终完成了这项艰巨的任务。
在此也感老师和同学们的帮助。
整个课设结束了，我在这个过程中学到了很多知识，主要是关于设计方面和CAD方面，并且我深深的体会到：
在困难面前，不能退缩，要勇往直前。
一切能说出来的困难都算不上困难。
最后，总结一下自己的心得，在每一次学习的过程中，都要勇于锻炼自己的独立思考和团队配合能力，遇到繁琐的东西要耐心，并对自己有信心，只有这样，我才能在以后步入社会的工作站稳脚跟。
总而言之，这两周的工作中，我做到了很用心，很努力的完成了课设。
受益匪浅的同时感老师及同学的帮助。
八、参考文献
[1]陆耀庆编实用供热空调设计手册中国建筑工业，1999
[2]彦启森编空气调节用制冷技术（第四版）中国建筑工业，2004
[3]电子工业部第十设计出版院编空气调节设计手册（第二版），2000
[4]沛霖编空气调节设计手册（第二版）同济大学，1999
[5]付祥钊编流体输配管网（第三版）中国建筑工业，2010
[6]龙天俞编流体力学（第五版）中国建筑工业，2010
2012年1月13日
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